Ariduino入门笔记——11. Arduino 默认函数(USB设备控制)

布满荆棘的人生 2023-01-19 04:36 317阅读 0赞

文章目录

  • Keyboard
    • 开启键盘模拟 Keyboard.begin()
    • 关闭键盘模拟 Keyboard.end()
    • 长摁键盘 Keyboard.press()
    • 敲击键盘 Keyboard.print()
    • 带回车的敲击事件 Keyboard.println()
    • 释放按键 Keyboard.release()
    • 释放全部按键 Keyboard.releaseAll()
    • 发送单个敲击指令 Keyboard.write()
  • Mouse
    • 开启鼠标模拟 Mouse.begin()
    • 鼠标点击事件 Mouse.click()
      • 函数原型
      • 参数说明
    • 关闭鼠标模拟 Mouse.end()
    • 鼠标移动事件 Mouse.move()
      • 函数原型
      • 参数说明
    • 长按鼠标 Mouse.press()
      • 函数原型
      • 参数说明
    • 鼠标按键释放 Mouse.release()
      • 函数原型
      • 参数说明
    • 鼠标状态检测 Mouse.isPressed()
      • 函数原型
      • 参数说明

作为本系列的最后一篇了，这里介绍一下Arduino用来模拟USB设备，比如键盘和鼠标的方法。比如做硬件外挂等，就可以使用到Arduino这里提供的功能。

Keyboard

首先来看一看在Arduino中文社区提供的一段栗子1

在这里插入图片描述
VCC 5V串联一只1K欧姆的电阻，然后电阻一端连接Arduino针脚，另一端和开关连接。开关的另一只引脚接地。开关没有接通时，输入引脚4的电位因为VCC接地所以是低电平。当开关摁下后，VCC和接地被阻断，引脚4收到高电平信号，于是在每次摁下开关后，计数器就加1。

于是我们得到一个简单的USB控制代码，它大概如下面这样：

  1. #include "Keyboard.h"
  3. const int buttonPin = 4;          // 按键连接引脚
  4. int previousButtonState = HIGH;   // 之前按键状态
  5. int counter = 0;                  // 按键计数器
  7. void setup() { 
  8.   // 初始化按键引脚，如果没有上拉电阻，需要使用INPUT_PULLUP
  9.   pinMode(buttonPin, INPUT);
  10.   // 初始化模拟键盘功能
  11.   Keyboard.begin();
  12. }
  14. void loop() { 
  15.   // 读按键状态
  16.   int buttonState = digitalRead(buttonPin);
  17.   // 如果按键状态改变，且当前按键状态为高电平
  18.   if ((buttonState != previousButtonState) && (buttonState == HIGH)) { 
  19.     // 按键计数器加1
  20.     counter++;
  21.     // 模拟键盘输出信息
  22.     Keyboard.print("You pressed the button ");
  23.     Keyboard.print(counter);
  24.     Keyboard.println(" times.");
  25.   }
  26.   // 保存当前按键状态，用于下一次比较
  27.   previousButtonState = buttonState;
  28. }

回到官方的文档，分别提供了关于键盘的以及鼠标的USB连接方案。那么对于键盘呢，首先需要注意的是：

无法处理ASC II表中的非打印字符，也就是EOF、蜂鸣器等控制字符是无法处理的。

另外，Arduino 支持基于32u4和SAMD系列的主控板，比如SAMD21和电脑相连。至于重要不重要，我觉得反正对于我们这种主打软件的人来说，只要能验证方案就行了，并不需要花费过多心思在嵌入式芯片和主控板的选型上。如果有条件的话，最好一个主做软件，一个主做硬件的朋友搭伙一起搞设备是比较合适的。

哦，对了，再多说一句。如果你已经使用USB模块并已经让程序运行起来，那么此时试图修改代码会非常困难。因为Arduino会接管你的鼠标和键盘，由于程序处理效率比手工高出不知道多少倍。所以你会发现鼠标会到处游走，或者键盘不停的输出字符。

解决方案是，比如在设计电路的时候，多增加一个按钮，当摁下的时候启动USB托管程序，当再次摁下这个摁钮的时候，就关闭USB托管功能，这样方便你进行调试。此外，在正式运行程序之前，官方建议你先用 Serial.print 把运行结果打印出来，以验证程序是否正确，再接入到USB库里。

当然，你也可以无视这些warning。

开启键盘模拟 Keyboard.begin()

对于Leonardo和Due板来说，这个函数的意义在于启动一个虚拟的键盘，并连接到电脑上，如果需要终止这个连结，使用 Keyboard.end()。

  1. #include <Keyboard.h>
  3. void setup() { 
  4.   // make pin 2 an input and turn on the
  5.   // pullup resistor so it goes high unless
  6.   // connected to ground:
  7.   pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  8.   Keyboard.begin();
  9. }
  11. void loop() { 
  12.   //if the button is pressed
  13.   if (digitalRead(2) == LOW) { 
  14.     //Send the message
  15.     Keyboard.print("Hello!");
  16.   }
  17. }

关闭键盘模拟 Keyboard.end()

没啥好说的，就是关闭键盘模拟

长摁键盘 Keyboard.press()

这是十分有用的指令，用于向电脑输入某个被摁下的按键，就像你为了在FPS游戏中，控制角色前后左右移动，需要长摁WSAD一样。那么释放某个按键，就使用Keyboard.release() 或者Keyboard.releaseAll()。

  1. #include <Keyboard.h>
  3. // use this option for OSX:
  4. char ctrlKey = KEY_LEFT_GUI;
  5. // use this option for Windows and Linux:
  6. // char ctrlKey = KEY_LEFT_CTRL;
  8. void setup() { 
  9.   // make pin 2 an input and turn on the
  10.   // pullup resistor so it goes high unless
  11.   // connected to ground:
  12.   pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  13.   // initialize control over the keyboard:
  14.   Keyboard.begin();
  15. }
  17. void loop() { 
  18.   while (digitalRead(2) == HIGH) { 
  19.     // do nothing until pin 2 goes low
  20.     delay(500);
  21.   }
  22.   delay(1000);
  23.   // new document:
  24.   Keyboard.press(ctrlKey);
  25.   Keyboard.press('n');
  26.   delay(100);
  27.   Keyboard.releaseAll();
  28.   // wait for new window to open:
  29.   delay(1000);
  30. }

敲击键盘 Keyboard.print()

模拟敲击事件，比如模拟文本输入。可以使用这个指令。不过都需要注意，所有跟键盘有关的指令，都需要在Keyboard.begin() 被设置后才会有效。

  1. #include <Keyboard.h>
  3. void setup() { 
  4.   // make pin 2 an input and turn on the
  5.   // pullup resistor so it goes high unless
  6.   // connected to ground:
  7.   pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  8.   Keyboard.begin();
  9. }
  11. void loop() { 
  12.   //if the button is pressed
  13.   if (digitalRead(2) == LOW) { 
  14.     //Send the message
  15.     Keyboard.print("Hello!");
  16.   }
  17. }

带回车的敲击事件 Keyboard.println()

和上面的功能相似，区别只是多了一个回车功能。

  1. #include <Keyboard.h>
  3. void setup() { 
  4.   // make pin 2 an input and turn on the
  5.   // pullup resistor so it goes high unless
  6.   // connected to ground:
  7.   pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  8.   Keyboard.begin();
  9. }
  11. void loop() { 
  12.   //if the button is pressed
  13.   if (digitalRead(2) == LOW) { 
  14.     //Send the message
  15.     Keyboard.println("Hello!");
  16.   }
  17. }

释放按键 Keyboard.release()

跟Press功能对应，不过release是释放具体的按键

  1. #include <Keyboard.h>
  3. // use this option for OSX:
  4. char ctrlKey = KEY_LEFT_GUI;
  5. // use this option for Windows and Linux:
  6. // char ctrlKey = KEY_LEFT_CTRL;
  8. void setup() { 
  9.   // make pin 2 an input and turn on the
  10.   // pullup resistor so it goes high unless
  11.   // connected to ground:
  12.   pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  13.   // initialize control over the keyboard:
  14.   Keyboard.begin();
  15. }
  17. void loop() { 
  18.   while (digitalRead(2) == HIGH) { 
  19.     // do nothing until pin 2 goes low
  20.     delay(500);
  21.   }
  22.   delay(1000);
  23.   // new document:
  24.   Keyboard.press(ctrlKey);
  25.   Keyboard.press('n');
  26.   delay(100);
  27.   Keyboard.release(ctrlKey);
  28.   Keyboard.release('n');
  29.   // wait for new window to open:
  30.   delay(1000);
  31. }

释放全部按键 Keyboard.releaseAll()

跟上面的功能相似，不过这是释放全部按键的。

发送单个敲击指令 Keyboard.write()

跟print和println的作用相似，只不过这是只发送一个键位的敲击指令。

  1. Keyboard.write(65);         // sends ASCII value 65, or A
  2. Keyboard.write('A');            // same thing as a quoted character
  3. Keyboard.write(0x41);       // same thing in hexadecimal
  4. Keyboard.write(0b01000001); // same thing in binary (weird choice, but it works)

需要注意的是，无论println还是print或者write指令，都只能发送ASC II可打印字符，换句话说，就是你键盘上可以敲击的按键，比如字符的ABCD，数字的1234，或者空格、回车、Ctrl这一类的，对于字符串中止字符\0 ，文章EOF字符，蜂鸣器等控制指令字符都无法使用。

Mouse

讲完键盘，就需要介绍鼠标的控制。不过注意事项和支持都和键盘一样，所以这里不做过多赘述。

开启鼠标模拟 Mouse.begin()

启动鼠标模拟，如果需要关闭鼠标模拟，那么可以通过Mouse.end() 关闭。

  1. #include <Mouse.h>
  3. void setup() { 
  4.   pinMode(2, INPUT);
  5. }
  7. void loop() { 
  8.   //initiate the Mouse library when button is pressed
  9.   if (digitalRead(2) == HIGH) { 
  10.     Mouse.begin();
  11.   }
  12. }

鼠标点击事件 Mouse.click()

发送瞬间的鼠标点击事件，比如你平时的左击选中，或者右击菜单这样。

函数原型

  • Mouse.click()
  • Mouse.click(button)

参数说明

通常有三个按键可供选择，左键，右键，和中建。

  • MOUSE_LEFT (default)
  • MOUSE_RIGHT
  • MOUSE_MIDDLE

关闭鼠标模拟 Mouse.end()

没什么好说的，就是关闭鼠标模拟的。

鼠标移动事件 Mouse.move()

把光标移动到指定的位置。

函数原型

Mouse.move(xVal, yVal, wheel)

参数说明

  • xVal: amount to move along the x-axis. Allowed data types: signed char.
  • yVal: amount to move along the y-axis. Allowed data types: signed char.

  • wheel: amount to move scroll wheel. Allowed data types: signed char.

    include

    const int xAxis = A1; //analog sensor for X axis
    const int yAxis = A2; // analog sensor for Y axis

    int range = 12; // output range of X or Y movement
    int responseDelay = 2; // response delay of the mouse, in ms
    int threshold = range / 4; // resting threshold
    int center = range / 2; // resting position value
    int minima[] = { 1023, 1023}; // actual analogRead minima for {x, y}
    int maxima[] = { 0, 0}; // actual analogRead maxima for {x, y}
    int axis[] = { xAxis, yAxis}; // pin numbers for {x, y}
    int mouseReading[2]; // final mouse readings for {x, y}

  1. void setup() { 
  2.   Mouse.begin();
  3. }
  5. void loop() { 
  6.   // read and scale the two axes:
  7.   int xReading = readAxis(0);
  8.   int yReading = readAxis(1);
  10.   // move the mouse:
  11.   Mouse.move(xReading, yReading, 0);
  12.   delay(responseDelay);
  13. }
  15. /* reads an axis (0 or 1 for x or y) and scales the analog input range to a range from 0 to <range> */
  17. int readAxis(int axisNumber) { 
  18.   int distance = 0; // distance from center of the output range
  20.   // read the analog input:
  21.   int reading = analogRead(axis[axisNumber]);
  23.   // of the current reading exceeds the max or min for this axis,
  24.   // reset the max or min:
  25.   if (reading < minima[axisNumber]) { 
  26.     minima[axisNumber] = reading;
  27.   }
  28.   if (reading > maxima[axisNumber]) { 
  29.     maxima[axisNumber] = reading;
  30.   }
  32.   // map the reading from the analog input range to the output range:
  33.   reading = map(reading, minima[axisNumber], maxima[axisNumber], 0, range);
  35.   // if the output reading is outside from the
  36.   // rest position threshold, use it:
  37.   if (abs(reading - center) > threshold) { 
  38.     distance = (reading - center);
  39.   }
  41.   // the Y axis needs to be inverted in order to
  42.   // map the movemment correctly:
  43.   if (axisNumber == 1) { 
  44.     distance = -distance;
  45.   }
  47.   // return the distance for this axis:
  48.   return distance;
  49. }

长按鼠标 Mouse.press()

比如拉取选框、拖拽的时候，通常配合move函数一起可以实现这种功能。需要释放的时候，可以使用Mouse.release()。

函数原型

  • Mouse.press()
  • Mouse.press(button)

参数说明

  • MOUSE_LEFT (default)
  • MOUSE_RIGHT

  • MOUSE_MIDDLE

    include

    void setup() {
    //The switch that will initiate the Mouse press
    pinMode(2, INPUT);
    //The switch that will terminate the Mouse press
    pinMode(3, INPUT);
    //initiate the Mouse library
    Mouse.begin();
    }

    void loop() {
    //if the switch attached to pin 2 is closed, press and hold the left mouse button
    if (digitalRead(2) == HIGH) { 

    1. Mouse.press();

    }
    //if the switch attached to pin 3 is closed, release the left mouse button
    if (digitalRead(3) == HIGH) { 

    1. Mouse.release();

    }
    }

鼠标按键释放 Mouse.release()

如果鼠标中有某个按键被摁下后，使用这个函数可以释放该按键。

函数原型

  • Mouse.release()
  • Mouse.release(button)

参数说明

  • MOUSE_LEFT (default)
  • MOUSE_RIGHT
  • MOUSE_MIDDLE

鼠标状态检测 Mouse.isPressed()

如果某个鼠标按键被摁下了，或者Mouse.press 发送了长摁命令，则返回true

函数原型

  • Mouse.isPressed();
  • Mouse.isPressed(button);

参数说明

  • MOUSE_LEFT (default)
  • MOUSE_RIGHT

  • MOUSE_MIDDLE

    include

    void setup() {
    //The switch that will initiate the Mouse press
    pinMode(2, INPUT);
    //The switch that will terminate the Mouse press
    pinMode(3, INPUT);
    //Start serial communication with the computer
    Serial.begin(9600);
    //initiate the Mouse library
    Mouse.begin();
    }

    void loop() {
    //a variable for checking the button’s state
    int mouseState = 0;
    //if the switch attached to pin 2 is closed, press and hold the left mouse button and save the state ina variable
    if (digitalRead(2) == HIGH) { 

    1. Mouse.press();
    2. mouseState = Mouse.isPressed();

    }
    //if the switch attached to pin 3 is closed, release the left mouse button and save the state in a variable
    if (digitalRead(3) == HIGH) { 

    1. Mouse.release();
    2. mouseState = Mouse.isPressed();

    }
    //print out the current mouse button state
    Serial.println(mouseState);
    delay(10);
    }

  1. 《Arduino模拟USB键盘》 https://www.arduino.cn/thread-81605-1-1.html ↩︎

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